Устройство снижения аварийного давления и локализации последствий аварии в защитной оболочке при разгерметизации первого контура судовой (корабельной) атомной энергетической установки



Устройство снижения аварийного давления и локализации последствий аварии в защитной оболочке при разгерметизации первого контура судовой (корабельной) атомной энергетической установки
Устройство снижения аварийного давления и локализации последствий аварии в защитной оболочке при разгерметизации первого контура судовой (корабельной) атомной энергетической установки

 


Владельцы патента RU 2617712:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к судовой (корабельной) атомной энергетике. Устройство снижения аварийного давления и локализации последствий аварии в защитной оболочке при разгерметизации первого контура судовой (корабельной) атомной энергетической установки размещено в защитной оболочке реакторного блока, содержащего реакторное, аппаратное помещения и барботер с бассейном и свободным газовым объемом. Реакторное и аппаратное помещения имеют общую герметичную перегородку. Перепускные каналы соединяют аппаратное помещение с подводным пространством бассейна барботера. В аппаратном помещении размещены спринклерная установка и датчик давления с уставками, включающий/отключающий спринклерную установку. В общей герметичной перегородке реакторного и аппаратного помещения установлены предохранительные мембраны для выравнивания давления в этих помещениях при аварии в одном из них. Обратные воздушные клапаны установлены на участках перепускных каналов, расположенных в свободном газовом объеме барботера и выполнены с возможностью срабатывания при достижении заданного уровня перепада аварийного давления между свободным газовым объемом барботера и аппаратным помещением и обеспечения их сообщения друг с другом для создания направленной циркуляции паровоздушной смеси через барботер. Технический результат – эффективная локализация последствий аварии. 1 ил.

 

Изобретение относится к судовой (корабельной) атомной энергетике, а более конкретно к технике локализации и ликвидации последствий аварии атомной паропроизводящей установки с водоводяным реактором на надводном судне (корабле).

В судовой (корабельной) атомной энергетике существуют устройства, ограничивающие попадание в атмосферу радионуклидов с паровоздушной смесью при максимальной проектной аварии, обусловленной разрывом трубопровода первого контура.

Существует система ограничения выброса радионуклидов в окружающую среду при аварии на надводном атомном судне (патент RU 141885 от 20.06.2014. МПК G21C 13/10). Эта система позволяет сбросить за несколько секунд при аварии на судне первый пик избыточного давления радиоактивной паровоздушной смеси в окружающую атмосферу и затем локализовать радионуклиды в защитной оболочке и предотвратить выход радионуклидов в окружающую среду. Таким образом, часть радиоактивной паровоздушной смеси все же попадает в атмосферу и загрязняет окружающую среду, что является ее существенным недостатком. Поэтому рассматриваемая система требует доработки при использовании ее в гражданском судостроении для полной локализации продуктов аварии в защитной оболочке атомной энергетической установки.

Известно устройство снижения аварийного давления и локализации последствий аварии в защитной оболочке реактора типа РБМК (Маргулова Т.X. «Атомные электрические станции». М.: Высшая школа, 1978, стр. 190-196, рис. Х. 17). При разгерметизации первого контура одного из реакторов парогазовая смесь поступает в бассейн барботера по перепускным каналам и через парораспределительный коридор, соединенный с аварийным реакторным боксом обратным клапаном. При барботировании и работе спринклерной системы парогазовая смесь частично конденсируется, а неконденсирующаяся часть поступает через парораспределительный коридор в свободный объем барботера и через клапан перетекает в неаварийный реакторный бокс. При этом обратные клапаны: клапан в аварийном боксе и клапан в парораспределительном коллекторе, разделяющий коридор и неаварийный бокс, остаются закрытыми.

Положительным результатом известного решения является снижение аварийного давления и полная локализация радиоактивного выброса внутри защитной оболочки.

Недостатком такого технического решения является то, что оно не может быть применено в судовой (корабельной) конструкции, так как имеет значительные весогабаритные характеристики в связи с использованием толстостенной защитной оболочки, дополнительного объема помещения неаварийного реакторного бокса, парораспределительного коридора и ряда перепускных каналов и больших запасов воды для работы спринклерной системы.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и принятым за прототип является устройство снижения аварийного давления в защитной оболочке при разгерметизации первого контура судовой ядерной энергетической установки, реализованное на отечественном атомном лихтеровозе (журнал «Морской флот», 1982, №8, стр. 46-47). Устройство установлено в защитной оболочке реакторного блока, содержащего реакторное, аппаратное помещения и коффердам с цистерной барботажа (камера снижения давления - барботер с бассейном и свободным газовым объемом), и состоит из перепускных каналов, соединяющих аппаратное и реакторное помещения с подводным пространством бассейна барботера. При повышении аварийного давления в реакторном или аппаратном помещении паровоздушная смесь по перепускным каналам поступает под слой воды в барботер, в котором пар конденсируется, а несконденсировавшаяся часть собирается в свободном газовом объеме над уровнем воды барботера.

Недостатками прототипа являются его большие весогабаритные характеристики (объемы барботера и аварийных помещений (реакторного или аппаратного) практически соизмеримы) и повышенные требования прочности к конструкции защитной оболочки барботера и других помещений реакторного блока, обусловленные тем, что при постепенном увеличении давления при аварии достигается его значение, равное предельно допустимому, при котором барботер «запирается», то есть перестает снижать давление в аварийном помещении (значения давлений сравниваются), и защитная оболочка аварийного помещения и барботера может находиться под предельно допустимым давлением длительное время, равное периоду ликвидации аварии, т.е. ориентировочно десятки часов, что приводит к высокому риску утечки высокоактивных радионуклидов за пределы защитной оболочки через негерметичности помещений.

Задачей заявляемого изобретения является создание судового (корабельного) устройства снижения аварийного давления и локализации последствий аварии, обеспечивающего повышение при аварии надежности локализации высокоактивных радионуклидов внутри защитной оболочки путем ограничения и эффективного снижения избыточного давления и создания направленной циркуляции паровоздушной смеси в защищаемых помещениях с исключением выбросов радионуклидов в окружающую среду и очистки от радионуклидов атмосферы аппаратного помещения, уменьшение весогабаритных характеристик защитной оболочки, снижение требований к ее прочности.

Поставленная задача решается с помощью того, что устройство снижения аварийного давления и локализации последствий аварии в защитной оболочке при разгерметизации первого контура судовой (корабельной) атомной энергетической установки, размещенное в защитной оболочке реакторного блока, содержащего реакторное, аппаратное помещения и барботер с бассейном и свободным газовым объемом, причем реакторное и аппаратное помещения имеют общую герметичную перегородку, и состоящее из перепускных каналов, соединяющих аппаратное помещение с подводным пространством бассейна барботера, по изобретению дополнено спринклерной системой, включающей размещенные в аппаратном помещении спринклерную установку и датчик давления с уставками, который выполнен с возможностью подачи сигналов на включение и отключение спринклерной установки, кроме того, оно снабжено предохранительными мембранами, установленными в общей герметичной перегородке реакторного и аппаратного помещения и выполненными с возможностью обеспечения выравнивания давления в этих помещениях при аварии в одном из них, при этом перепускные каналы оснащены предохранительными мембранами на входе со стороны аппаратного помещения и обратными воздушными клапанами, установленными на участках перепускных каналов, расположенных в свободном газовом объеме барботера, причем обратные воздушные клапаны выполнены с возможностью срабатывания при достижении заданного уровня перепада аварийного давления между свободным газовым объемом барботера и аппаратным помещением и обеспечения их сообщения друг с другом для создания направленной циркуляции паровоздушной смеси через барботер.

Дополнение устройства спринклерной системой, включающей размещенные в аппаратном помещении спринклерную установку и датчик давления с уставками для запуска и отключения насоса спринклерной установки, позволяет ограничить максимальное аварийное давление величиной уставки срабатывания насоса и снизить до заданного уровня давление парогазовой смеси в аппаратном помещении при аварии путем включения насоса спринклерной установки, очистить атмосферу в нем от радионуклидов и соответственно снизить уровни возможного радиационного воздействия на членов экипажа судна (корабля) и населения, а также снизить требования к прочности защитной оболочки, позволяя проектировать ее на меньшее предельно допустимое давление и соответственно уменьшить весогабаритные характеристики защитной оболочки.

Размещение и оборудование предохранительными мембранами входов перепускных каналов в аппаратном помещении позволяет выполнить при аварии прямое стравливание парогазовой смеси при достижении заданного уровня давления из аварийного помещения в бассейн барботера.

Оснащение перепускных каналов обратными воздушными клапанами, размещенными в свободном газовом объеме барботера, позволяет осуществить при аварии сообщение аппаратного помещения и свободного газового объема барботера и обратный перепуск радиоактивной газовой смеси из свободного газового объема барботера в аппаратное помещение, исключив эффект «запирания» барботера.

Выполнение обратных воздушных клапанов перепускных каналов с возможностью срабатывания при достижении заданного уровня перепада давления между свободным газовым объемом барботера и аппаратным помещением позволяет в конечном итоге обеспечить направленную циркуляцию паровоздушной смеси через барботер с помощью периодического включения/выключения спринклерной установки и срабатывания обратных клапанов, локализуя последствия аварии внутри защитной оболочки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг. 1 представлена структурная схема устройства снижения аварийного давления и локализации последствий аварии в защитной оболочке при разгерметизации первого контура судовой (корабельной) атомной энергетической установки.

Устройство размещено в защитной оболочке 1 реакторного блока, включающего смежные аппаратное 2 и реакторное 3 помещения, барботер 4, имеющий заполненный водой бассейн 5 и свободный газовый объем 6, и состоит из двух перепускных каналов 7 (количество каналов 7 выбирают из соображений надежности) и спринклерной установки 8, размещенной в аппаратном помещении 2. Перепускные каналы 7, соединяющие аппаратное помещение 2 с барботером 4, опущены под уровень воды бассейна 5 барботера 4. Со стороны аппаратного помещения 2 каждый перепускной канал 7 заглушен предохранительной мембраной 9 и снабжен обратным воздушным клапаном 10, установленным на участке канала 7, расположенном в свободном газовом объеме 6 барботера 4. Общая герметичная перегородка между смежными реакторным 2 и аппаратным 3 помещениями оснащена предохранительными мембранами 11 и 12. В аппаратном помещении 2 установлен датчик давления (не показан) с уставками на включение и отключение насоса (не показан) спринклерной установки 8 в составе спринклерной системы (не показана).

Устройство снижения аварийного давления и локализации последствий аварии в защитной оболочке при разгерметизации первого контура судовой (корабельной) атомной энергетической установки работает следующим образом.

Аварийный разрыв трубопровода атомной энергетической установки в аппаратном 2 или реакторном 3 помещении обусловливает поступление теплоносителя и газа из первого контура в аварийное помещение и сопровождается ростом в нем давления. При превышении перепада давления между смежными помещениями 2 и 3 срабатывает одна из предохранительных мембран (11 или 12), в зависимости от расположения места разрыва трубопровода, соединяющая аппаратное 2 и реакторное 3 помещения. При этом происходит стравливание парогазовой смеси из аварийного помещения в смежное и давление в помещениях 2 и 3 выравнивается. Конструктивная целостность герметичной перегородки между помещениями 2 и 3, на которой размещены мембраны 11 и 12, в процессе аварии не нарушается.

В случае дальнейшего повышения давления в помещениях 2 и 3 срабатывают предохранительные мембраны 9 на каждом перепускном канале 7, при этом происходит прямое стравливание парогазовой смеси из аппаратного помещения 2 в бассейн 5 барботера 4 через перепускные каналы 7. Пар при барботировании через слой воды конденсируется, а неконденсирующийся газ скапливается в свободном газовом объеме 6 барботера 4, что приводит к росту в нем давления. На этом этапе аварии клапаны 10 закрыты.

Если давление в помещениях 2 и 3 продолжает повышаться, то после выравнивания избыточного давления в аварийных помещениях 2, 3 и в свободном газовом объеме 6 барботера 4 и достижения им заданного уровня (меньше предельно допустимого значения) датчик давления в соответствии с первой уставкой выдает сигнал на включение насоса спринклерной установки 8, которая обеспечивает снижение давления в аварийных помещениях 2 и 3 за счет интенсивной конденсации пара в помещении 2. Когда давление в аварийных помещениях 2 и 3 оказывается меньше, чем в свободном газовом объеме 6 барботера 4 и разность давлений достигает заданного уровня, определяемого конструкцией клапанов 10, клапаны 10 открываются, что обеспечивает обратный перепуск газа из свободного газового объема 6 барботера 4 в аппаратное помещение 2 (и соответственно в помещение 3).

После снижения давления в помещениях 2 и 3 до второй уставки датчик давления выдает сигнал на выключение насоса спринклерной установки 8. При продолжающемся истечении теплоносителя первого контура давление в аварийных помещениях 2 и 3 начинает расти, и при превышении им значения давления в свободном газовом объеме 6 барботера клапаны 10 закрываются, при этом перепускные каналы 7 готовы к работе по прямому циклу снижения аварийного давления.

Таким образом, благодаря перепускным каналам 7 создается направленная циркуляция паровоздушной смеси через барботер с помощью периодического включения/выключения спринклерной системы 8 и срабатывания обратных клапанов 10, что позволяет ограничить избыточное аварийное давление в помещениях 2 и 3 защитной оболочки атомной энергетической установки пределами, зависящими от заданных уставок, и снизить утечку высокоактивных радионуклидов в окружающее пространство через негерметичности аварийных помещений.

Использование предлагаемого устройства снижения аварийного давления и локализации последствий аварии в защитной оболочке при разгерметизации первого контура судовой (корабельной) атомной энергетической установки позволяет получить следующие положительные результаты:

- снизить давление и локализовать последствия аварии внутри защитной оболочки;

- исключить выброс радионуклидов в окружающую среду;

- обеспечить эффективную работу барботера по снижению давления в течение всего времени протекания аварии, исключив эффект «запирания» барботера;

- снизить уровни возможного радиационного воздействия на членов экипажа судна (корабля) и населения за счет снижения утечки радионуклидов в окружающую среду путем уменьшения времени нахождения защитной оболочки при большом избыточном давлении и очистки от радионуклидов атмосферы аппаратного помещения путем ее орошения спринклерной системой;

- снизить требования к прочности защитной оболочки, позволяя проектировать ее на меньшее предельно допустимое давление;

- уменьшить весогабаритные характеристики защитной оболочки и ее элементов.

Устройство снижения аварийного давления и локализации последствий аварии в защитной оболочке при разгерметизации первого контура судовой (корабельной) атомной энергетической установки, размещенное в защитной оболочке реакторного блока, содержащего реакторное, аппаратное помещения и барботер с бассейном и свободным газовым объемом, причем реакторное и аппаратное помещения имеют общую герметичную перегородку, и состоящее из перепускных каналов, соединяющих аппаратное помещение с подводным пространством бассейна барботера, отличающееся тем, что оно дополнено спринклерной системой, включающей размещенные в аппаратном помещении спринклерную установку и датчик давления с уставками, который выполнен с возможностью подачи сигналов на включение и отключение спринклерной установки, кроме того, оно снабжено предохранительными мембранами, установленными в общей герметичной перегородке реакторного и аппаратного помещения и выполненными с возможностью обеспечения выравнивания давления в этих помещениях при аварии в одном из них, при этом перепускные каналы оснащены предохранительными мембранами на входе со стороны аппаратного помещения и обратными воздушными клапанами, установленными на участках перепускных каналов, расположенных в свободном газовом объеме барботера, причем обратные воздушные клапаны выполнены с возможностью срабатывания при достижении заданного уровня перепада аварийного давления между свободным газовым объемом барботера и аппаратным помещением и обеспечения их сообщения друг с другом для создания направленной циркуляции паровоздушной смеси через барботер.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам отвода остаточного тепловыделения реактора в условиях полного обесточивания АЭС. Дополнительная ПТУ 2 продолжает генерировать электроэнергию на собственные нужды станции, используя пар, получаемый в парогенераторе за счет энергии остаточного тепловыделения реактора.

Изобретение относится к АЭС подводного базирования. Модуль (12) в виде удлиненного цилиндрического кессона содержит блок производства электроэнергии, содержащий кипящий ядерный реактор (30), связанный со средствами (37) производства электрической энергии, соединенными при помощи электрических кабелей (6) с внешним пунктом (7) распределения электрической энергии.

Изобретение относится к энергетическим модулям подводного базирования. Модуль содержит удлиненный цилиндрический кессон, в который интегрирован блок производства электроэнергии (12) с кипящим ядерным реактором (30).

Изобретение относится к средствам локализации тяжелой аварии атомного реактора. Прочность конструкции полотна (6) основания ядерного реактора, смонтированного на несущей решетке (7) основания ядерного реактора, не превышает прочность верхней и боковых конструкций ядерного реактора.

Изобретение относится к подводным модулям для производства электрической энергии. Модуль содержит удлиненный цилиндрический кессон (12), в который интегрирован электрический энергоблок, содержащий кипящий ядерный реактор (30), связанный со средством (37) производства электрической энергии, соединенный при помощи электрических кабелей (6) с внешним пунктом (7) распределения электрической энергии.

Изобретение относится к способам повышения маневренности и безопасности АЭС. В эксплуатационном режиме в период ночного провала электрической нагрузки, газотурбинная установка (ГТУ) 12 отключается, дополнительная паротурбинная установка 17 работает на пониженном режиме за счет незначительного снижения расхода свежего пара на основную турбоустановку 1.

Изобретение относится к расхолаживанию водоохлаждаемого реактора при полном обесточивании. Пар, получаемый в парогенераторе за счет энергии остаточного тепловыделения активной зоны, через быстродействующую редукционную установку направляется в дополнительную паротурбинную установку 17, в которой вырабатывает необходимую электроэнергию для электроснабжения собственных нужд станции.

Изобретение относится к системам локализации аварии на АЭС для улавливания кориума. В расположенной ниже корпуса реактора и предназначенной для охлаждающей жидкости камере установлено средство для приема расплава, выполненное в виде вертикальных труб.

Изобретения относится к ядерной технике, в частности к средствам обеспечения безопасности при хранении отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) реактора ВВЭР-1000 в бассейнах выдержки, и предназначено для охлаждения чехлов с ОТВС и строительных конструкций при запроектной аварии, вызванной осушением бассейнов выдержки.

Группа изобретений относится к ядерной технике, в частности к средствам обеспечения безопасности при хранении отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) реактора ВВЭР-1000, и предназначено для охлаждения чехлов с ОТВС при запроектной аварии, вызванной осушением бассейнов выдержки.

Изобретение относится к системам вентиляции первичной защитной оболочки атомного реактора. Мокрый фильтр использует наклонный коллектор, имеющий множество выходов, которые сообщаются через первый комплект фильтров с металлическими волокнами, погруженных в бассейн воды, находящейся внутри корпуса под давлением.

Изобретение относится к пассивной системе фильтрации для зоны загрузки топлива, имеющей бассейн отработанного топлива в ядерном реакторе. Пассивная система фильтрации уменьшает выпуск в атмосферу частиц, таких как радиоактивные частицы, образуемые в случае кипения бассейна отработанного топлива.

Способ относится к области создания атомных электростанций (АЭС). Способ строительства атомных электростанций с подземным размещением ядерного реактора включает размещение ядерного реактора в подземной шахте.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к способам герметизации оболочек ядерного реактора. Проем транспортного шлюза герметизируют сопряжением гаек в механизмах уплотнения на герметизирующих полотнах и резьбовых частей шпилек на фланцах транспортных проемов.

Изобретение относится к области управления и регулирования экологической безопасностью при авариях атомных реакторов на АЭС. Система состоит из блока контроля за аварийной ситуацией атомного реактора с датчиками температуры и давления и регулирующими клапанами; металлического кожуха безопасности, который обрамляет реактор, а своей верхней конусной частью соединяется через линию сброса и регулирующий клапан с насадочной колонной; насадочной колонны, заполненной керамическими кольцами Рашига; каскадного щелочного реактора; барабанных вакуум-фильтров.

Изобретение касается атомной электростанции (1). АЭС включает защитную оболочку (2), содержащую корпус (3) реактора под давлением, ступень (6, 6′) аэрозольной фильтрации, линию (8) сброса давления, посредством которой отфильтрованный в ступени (6, 6′) аэрозольной фильтрации объемный поток газа через проход в защитной оболочке (2) может выводиться в окружающую среду.

Изобретение относится к области радиационной безопасности и предназначено для очистки воздуха от радиоактивных примесей при радиационных авариях радиационно-опасных объектов внутри специальных сооружений.

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к локализующим системам безопасности на АЭС, и может быть использовано для поддержания разрежения в межоболочечном пространстве в случае отказа вентиляционных систем, требующих электроэнергию для своей работы.

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к локализующим системам безопасности на АЭС с двумя защитными оболочками, и может быть использовано в устройствах поддержания разрежения в межоболочечном пространстве в случае отказа вентиляционных систем, требующих электроэнергию для своей работы.
Наверх